JPH09246578A - 光起電力素子 - Google Patents
光起電力素子Info
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- JPH09246578A JPH09246578A JP8053034A JP5303496A JPH09246578A JP H09246578 A JPH09246578 A JP H09246578A JP 8053034 A JP8053034 A JP 8053034A JP 5303496 A JP5303496 A JP 5303496A JP H09246578 A JPH09246578 A JP H09246578A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光照射後の開放電圧が高く、光電変換効率が高
い光起電力素子を提供する。 【解決手段】光起電力層上に配されたｐ型層を、第１電
極膜側と接する第１ｐ型層３ｐ1と光起電力層側の第２
ｐ型層３ｐ2から構成すると共に、これらの層中のＢ原
子数比、及びＣ、Ｎ、或いはＯの原子数比を所定の値と
する。
い光起電力素子を提供する。 【解決手段】光起電力層上に配されたｐ型層を、第１電
極膜側と接する第１ｐ型層３ｐ1と光起電力層側の第２
ｐ型層３ｐ2から構成すると共に、これらの層中のＢ原
子数比、及びＣ、Ｎ、或いはＯの原子数比を所定の値と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長時間の光照射後
に於いても開放電圧の高い光起電力素子を提供する技術
に関する。
に於いても開放電圧の高い光起電力素子を提供する技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】非晶質シリコンに代表される非晶質半導
体から成る光起電力素子は、その製造コストが安価であ
りまた容易に大面積化が可能である等の特徴から、実用
化が精力的に進められている。
体から成る光起電力素子は、その製造コストが安価であ
りまた容易に大面積化が可能である等の特徴から、実用
化が精力的に進められている。
【０００３】図６は、斯かる非晶質半導体からなる光起
電力素子の素子構造断面図である。同図において、１は
ガラス或いはプラスチック等の透光性絶縁基板、２は該
基板１上に形成された、ＩＴＯ、ＳｎＯ2等の透光性導
電膜からなる第１電極膜、３は該電極膜２上に形成され
た光電変換層であり、例えばｐ型の非晶質シリコンカー
バイド膜からなるｐ型層３ｐ、真性の非晶質シリコン膜
からなる光起電力層３ｉ、ｎ型の非晶質シリコンからな
るｎ型層３ｎが順次積層されて構成される。また、４
は、該光電変換層３上に形成されたＡｇ，Ａｌ等の金属
からなる第２電極膜である。
電力素子の素子構造断面図である。同図において、１は
ガラス或いはプラスチック等の透光性絶縁基板、２は該
基板１上に形成された、ＩＴＯ、ＳｎＯ2等の透光性導
電膜からなる第１電極膜、３は該電極膜２上に形成され
た光電変換層であり、例えばｐ型の非晶質シリコンカー
バイド膜からなるｐ型層３ｐ、真性の非晶質シリコン膜
からなる光起電力層３ｉ、ｎ型の非晶質シリコンからな
るｎ型層３ｎが順次積層されて構成される。また、４
は、該光電変換層３上に形成されたＡｇ，Ａｌ等の金属
からなる第２電極膜である。
【０００４】斯かる光起電力素子に光が入射すると、光
起電力層３ｉ中で電子・正孔対が生成され、これら電子
・正孔対はｐ型層３ｐ及びｎ型層３ｎにより光起電力層
３ｉ内に形成された内部電界により夫々ｎ型層３ｎ、ｐ
型層３ｐに分離され、そして第１電極膜２と第２電極膜
４とから外部に取り出されることとなる。
起電力層３ｉ中で電子・正孔対が生成され、これら電子
・正孔対はｐ型層３ｐ及びｎ型層３ｎにより光起電力層
３ｉ内に形成された内部電界により夫々ｎ型層３ｎ、ｐ
型層３ｐに分離され、そして第１電極膜２と第２電極膜
４とから外部に取り出されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】斯かる非晶質半導体か
らなる光起電力素子にあっては、光を長時間照射すると
その光電変換効率が劣化する、所謂光劣化という課題が
あった。そして、斯かる光劣化の課題を解決するため
に、光起電力素子を構成する非晶質半導体膜そのものの
膜特性の高品質化（例えば特開昭６３−３０４６７３
号）や、素子構造の面からの検討（例えば特開昭５９−
５７４０７号）等様々な試みがなされているものの、未
だ解決されるには至っていない。
らなる光起電力素子にあっては、光を長時間照射すると
その光電変換効率が劣化する、所謂光劣化という課題が
あった。そして、斯かる光劣化の課題を解決するため
に、光起電力素子を構成する非晶質半導体膜そのものの
膜特性の高品質化（例えば特開昭６３−３０４６７３
号）や、素子構造の面からの検討（例えば特開昭５９−
５７４０７号）等様々な試みがなされているものの、未
だ解決されるには至っていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、斯かる光劣化
の課題にうち、特に光起電力素子の開放電圧についてそ
の光劣化を低減するものであり、光起電力層上に、ボロ
ンを含有した非晶質シリコン系半導体膜からなるｐ型層
及び第１電極膜を備えた光起電力素子であって、前記ｐ
型層の前記光起電力層側の領域を、酸素、窒素もしくは
炭素のうちいずれか一つの原子がシリコン原子に対して
原子数比で１０％以下の割合で添加された非晶質シリコ
ン系半導体膜から構成し、前記ボロンの含有量を該半導
体膜の構成原子に対して原子数比で０．０５〜０．２％
とすると共に、前記ｐ型層の前記第１電極膜と接する側
の領域を、酸素、窒素もしくは炭素のうちいずれか一つ
の原子がシリコン原子に対して原子数比で１０〜３０％
の割合で添加された非晶質シリコン系半導体膜から構成
し、前記ボロンの含有量を該半導体膜の構成原子に対し
て原子数比で０．５〜１．５％としたことを特徴として
いる。
の課題にうち、特に光起電力素子の開放電圧についてそ
の光劣化を低減するものであり、光起電力層上に、ボロ
ンを含有した非晶質シリコン系半導体膜からなるｐ型層
及び第１電極膜を備えた光起電力素子であって、前記ｐ
型層の前記光起電力層側の領域を、酸素、窒素もしくは
炭素のうちいずれか一つの原子がシリコン原子に対して
原子数比で１０％以下の割合で添加された非晶質シリコ
ン系半導体膜から構成し、前記ボロンの含有量を該半導
体膜の構成原子に対して原子数比で０．０５〜０．２％
とすると共に、前記ｐ型層の前記第１電極膜と接する側
の領域を、酸素、窒素もしくは炭素のうちいずれか一つ
の原子がシリコン原子に対して原子数比で１０〜３０％
の割合で添加された非晶質シリコン系半導体膜から構成
し、前記ボロンの含有量を該半導体膜の構成原子に対し
て原子数比で０．５〜１．５％としたことを特徴として
いる。
【０００７】また、光起電力層上に、ボロンを含有した
非晶質シリコン系半導体膜からなるｐ型層及び第１電極
膜を備えた光起電力素子であって、前記ｐ型層の前記光
起電力層側の領域を、酸素、窒素もしくは炭素のうちい
ずれか一つの原子がシリコン原子に対して原子数比で１
０％以下の割合で添加された非晶質シリコン系半導体膜
から構成し、前記ボロンの含有量を該半導体膜の構成原
子に対して原子数比で０．０５〜０．２％とすると共
に、前記ｐ型層の前記第１電極膜と接する側の領域をｐ
型の微結晶半導体膜から構成したことを特徴としてい
る。
非晶質シリコン系半導体膜からなるｐ型層及び第１電極
膜を備えた光起電力素子であって、前記ｐ型層の前記光
起電力層側の領域を、酸素、窒素もしくは炭素のうちい
ずれか一つの原子がシリコン原子に対して原子数比で１
０％以下の割合で添加された非晶質シリコン系半導体膜
から構成し、前記ボロンの含有量を該半導体膜の構成原
子に対して原子数比で０．０５〜０．２％とすると共
に、前記ｐ型層の前記第１電極膜と接する側の領域をｐ
型の微結晶半導体膜から構成したことを特徴としてい
る。
【０００８】
【実施の形態】本発明の実施形態に関わる光起電力素子
について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形
態に関わる光起電力素子の素子構造図である。尚、図６
に示した従来構造の光起電力素子と同一の構成を有する
部分には、同じ符号を付して表している。
について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形
態に関わる光起電力素子の素子構造図である。尚、図６
に示した従来構造の光起電力素子と同一の構成を有する
部分には、同じ符号を付して表している。
【０００９】本実施形態の光起電力素子において、図６
に示した従来素子と異なる点は、ｐ型層を、第１電極膜
２と接する領域の第１ｐ型層３ｐ1と、光起電力層３ｉ
側の第２ｐ型層３ｐ2から構成した点にある。そして、
本実施形態の光起電力素子にあっては、前記第１ｐ型層
３ｐ1を、炭素（Ｃ）原子をシリコン（Ｓｉ）原子に対
して原子数比（Ｃ／Ｓｉ）で１０〜３０％添加したｐ型
非晶質シリコンカーバイド膜から構成し、そしてボロン
（Ｂ）の含有量を構成原子（Ｓｉ及びＣ）に対して原子
数比（Ｂ／（Ｓｉ＋Ｃ））で０．５〜１．５％としてい
る。
に示した従来素子と異なる点は、ｐ型層を、第１電極膜
２と接する領域の第１ｐ型層３ｐ1と、光起電力層３ｉ
側の第２ｐ型層３ｐ2から構成した点にある。そして、
本実施形態の光起電力素子にあっては、前記第１ｐ型層
３ｐ1を、炭素（Ｃ）原子をシリコン（Ｓｉ）原子に対
して原子数比（Ｃ／Ｓｉ）で１０〜３０％添加したｐ型
非晶質シリコンカーバイド膜から構成し、そしてボロン
（Ｂ）の含有量を構成原子（Ｓｉ及びＣ）に対して原子
数比（Ｂ／（Ｓｉ＋Ｃ））で０．５〜１．５％としてい
る。
【００１０】加えて、前記第２ｐ型層３ｐ2を、Ｃ原子
をＳｉ原子に対して原子数比（Ｃ／Ｓｉ）で１０％以下
の割合で添加したｐ型の非晶質シリコン膜もしくは非晶
質シリコンカーバイド膜から構成し、ボロンの含有量を
構成原子（ＳｉもしくはＳｉ及びＣ）に対して原子数比
（Ｂ／ＳｉもしくはＢ／（Ｓｉ＋Ｃ））で０．０５〜
０．２％としている。
をＳｉ原子に対して原子数比（Ｃ／Ｓｉ）で１０％以下
の割合で添加したｐ型の非晶質シリコン膜もしくは非晶
質シリコンカーバイド膜から構成し、ボロンの含有量を
構成原子（ＳｉもしくはＳｉ及びＣ）に対して原子数比
（Ｂ／ＳｉもしくはＢ／（Ｓｉ＋Ｃ））で０．０５〜
０．２％としている。
【００１１】斯かる構成の光起電力素子により、長時間
の光照射を受けても開放電圧が低下しない光起電力素子
を提供できる理由について、以下に説明する。
の光照射を受けても開放電圧が低下しない光起電力素子
を提供できる理由について、以下に説明する。
【００１２】図２は、ｐ型非晶質シリコンカーバイド膜
の、膜中Ｃ原子のＳｉ原子に対する原子数比（Ｃ／Ｓ
ｉ）と、光照射前の暗導電率を光照射後の暗導電率で除
した、光照射前後の暗導電率の変化率を示した特性図で
ある。尚、膜中Ｂの構成原子に対する原子数比（Ｂ／
（Ｓｉ＋Ｃ））は０．１〜０．２％であり、光照射はＡ
Ｍ１．５，５００ｍＷ／ｃｍ2の光を、２５℃で１６０
分間照射して行った。
の、膜中Ｃ原子のＳｉ原子に対する原子数比（Ｃ／Ｓ
ｉ）と、光照射前の暗導電率を光照射後の暗導電率で除
した、光照射前後の暗導電率の変化率を示した特性図で
ある。尚、膜中Ｂの構成原子に対する原子数比（Ｂ／
（Ｓｉ＋Ｃ））は０．１〜０．２％であり、光照射はＡ
Ｍ１．５，５００ｍＷ／ｃｍ2の光を、２５℃で１６０
分間照射して行った。
【００１３】同図から、膜中のＣ／Ｓｉを０〜１０％と
することで、光照射前よりも光照射後の方が暗導電率の
高い非晶質シリコン膜もしくは非晶質シリコンカーバイ
ド膜を提供できることがわかる。さらに調べると、この
暗導電率の増加は、膜の活性化エネルギーが減少するこ
とに因るものであることが明らかになった。
することで、光照射前よりも光照射後の方が暗導電率の
高い非晶質シリコン膜もしくは非晶質シリコンカーバイ
ド膜を提供できることがわかる。さらに調べると、この
暗導電率の増加は、膜の活性化エネルギーが減少するこ
とに因るものであることが明らかになった。
【００１４】このｐ型層の活性化エネルギーは光起電力
素子の開放電圧を決定する要因の一つであり、ｐ型層の
活性化エネルギーが小さくなると開放電圧が大きくな
る、という関係を有している。
素子の開放電圧を決定する要因の一つであり、ｐ型層の
活性化エネルギーが小さくなると開放電圧が大きくな
る、という関係を有している。
【００１５】従って、上記の非晶質シリコン膜もしくは
非晶質シリコンカーバイド膜をｐ型層として用いること
で、光照射前よりも長時間の光照射後の方がｐ型層の光
活性化エネルギーが小さく、従って開放電圧の向上した
光起電力素子が得られることとなる。
非晶質シリコンカーバイド膜をｐ型層として用いること
で、光照射前よりも長時間の光照射後の方がｐ型層の光
活性化エネルギーが小さく、従って開放電圧の向上した
光起電力素子が得られることとなる。
【００１６】次に、通常のプラズマＣＶＤ法を用いて表
１に示す条件により種々の膜中Ｃ原子数比（Ｃ／Ｓ
ｉ）、Ｂ原子数比（Ｂ／（Ｓｉ＋Ｃ））を有する非晶質
シリコンもしくは非晶質シリコンカーバイド膜を複数個
形成し、光照射による暗導電率の変化率を調べた。
１に示す条件により種々の膜中Ｃ原子数比（Ｃ／Ｓ
ｉ）、Ｂ原子数比（Ｂ／（Ｓｉ＋Ｃ））を有する非晶質
シリコンもしくは非晶質シリコンカーバイド膜を複数個
形成し、光照射による暗導電率の変化率を調べた。
【００１７】
【表１】
【００１８】図３は、膜中のＢ／（Ｓｉ＋Ｃ）が１〜２
％及び０．０５〜０．０８％の２種類の非晶質シリコン
カーバイド膜について、膜中のＣ／Ｓｉに対する暗導電
率の変化率を示した特性図である。尚、図中黒丸で示し
たものは、膜中のＢ原子数比が１〜２％の場合を、白丸
で示したものはＢ原子数比が０．０５〜０．０８％の場
合を示す。
％及び０．０５〜０．０８％の２種類の非晶質シリコン
カーバイド膜について、膜中のＣ／Ｓｉに対する暗導電
率の変化率を示した特性図である。尚、図中黒丸で示し
たものは、膜中のＢ原子数比が１〜２％の場合を、白丸
で示したものはＢ原子数比が０．０５〜０．０８％の場
合を示す。
【００１９】同図に示したように、膜中のＢ原子数比が
１〜２％の場合は、図２に見られたような光照射による
暗導電率の増加は殆ど生じず、膜中のＢ原子数比を０．
０５〜０．０８％とすることで、光照射後の暗導電率を
増加させることが可能となった。また、さらに詳細に検
討したところ、膜中のＢ原子数比が０．０５〜０．２％
の範囲内の場合に、Ｃ原子数比が０〜１０％の領域で光
照射後の暗導電率を増加できた。
１〜２％の場合は、図２に見られたような光照射による
暗導電率の増加は殆ど生じず、膜中のＢ原子数比を０．
０５〜０．０８％とすることで、光照射後の暗導電率を
増加させることが可能となった。また、さらに詳細に検
討したところ、膜中のＢ原子数比が０．０５〜０．２％
の範囲内の場合に、Ｃ原子数比が０〜１０％の領域で光
照射後の暗導電率を増加できた。
【００２０】ところで、図２及び図３には光照射前後の
暗導電率の変化率を示したが、暗導電率の絶対値につい
ては、膜中のＢの原子数比が少ないために、精々１０-7
Ω-1ｃｍ-1台と小さく、第１電極膜２と良好なオーミッ
ク接触を得ることができない。そこで、本実施形態にあ
っては第２電極膜２との良好なオーミック接触を得るべ
く、該電極膜２と接して第１ｐ型層３ｐ1を設けてい
る。
暗導電率の変化率を示したが、暗導電率の絶対値につい
ては、膜中のＢの原子数比が少ないために、精々１０-7
Ω-1ｃｍ-1台と小さく、第１電極膜２と良好なオーミッ
ク接触を得ることができない。そこで、本実施形態にあ
っては第２電極膜２との良好なオーミック接触を得るべ
く、該電極膜２と接して第１ｐ型層３ｐ1を設けてい
る。
【００２１】この第１ｐ型層３ｐ1に望まれる特性は、
第１電極膜２と良好なオーミック接触を得るために導電
率が大きいこと、及び入射した光のできるだけ多くを光
起電力層３ｉに透過すべく光吸収係数が小さいことであ
る。そこで、第１ｐ型層３ｐ 1の導電率及び光吸収係数
を制御するために、膜中のＣ原子数比（Ｃ／Ｓｉ）及び
Ｂ原子数比（Ｂ／（Ｓｉ＋Ｃ））の異なる種々の非晶質
シリコンカーバイド膜を形成し、この非晶質シリコンカ
ーバイド膜を第１ｐ型層３ｐ1に用いた光起電力素子を
作製して、その光電変換効率を測定した。尚、第２ｐ型
層３ｐ2には、膜中Ｂの原子数比が０．０５％で膜厚が
５０Åの非晶質シリコン膜を用いた。
第１電極膜２と良好なオーミック接触を得るために導電
率が大きいこと、及び入射した光のできるだけ多くを光
起電力層３ｉに透過すべく光吸収係数が小さいことであ
る。そこで、第１ｐ型層３ｐ 1の導電率及び光吸収係数
を制御するために、膜中のＣ原子数比（Ｃ／Ｓｉ）及び
Ｂ原子数比（Ｂ／（Ｓｉ＋Ｃ））の異なる種々の非晶質
シリコンカーバイド膜を形成し、この非晶質シリコンカ
ーバイド膜を第１ｐ型層３ｐ1に用いた光起電力素子を
作製して、その光電変換効率を測定した。尚、第２ｐ型
層３ｐ2には、膜中Ｂの原子数比が０．０５％で膜厚が
５０Åの非晶質シリコン膜を用いた。
【００２２】図４は、斯かる光起電力素子において第１
ｐ型層３ｐ1に用いた非晶質シリコンカーバイド膜の膜
厚を５０Å、膜中Ｂ原子数比を１．５％とし、Ｃ原子数
比を変化させて該層３ｐ1の光吸収係数を変化させた場
合の、膜中Ｃ原子数比と光起電力素子の光電変換特性の
パラメータのうち最も第１ｐ型層３ｐ1の光吸収係数に
影響される短絡電流との関係を示す特性図である。
ｐ型層３ｐ1に用いた非晶質シリコンカーバイド膜の膜
厚を５０Å、膜中Ｂ原子数比を１．５％とし、Ｃ原子数
比を変化させて該層３ｐ1の光吸収係数を変化させた場
合の、膜中Ｃ原子数比と光起電力素子の光電変換特性の
パラメータのうち最も第１ｐ型層３ｐ1の光吸収係数に
影響される短絡電流との関係を示す特性図である。
【００２３】同図に示したように、Ｃ原子数比が少ない
場合には第１ｐ型層３ｐ1での光吸収係数が大きいため
に、該層３ｐ1で吸収される光が多くなり短絡電流も少
ないが、Ｃ原子数比が１０％以上であれば該層３ｐ1で
吸収される光の量が少なくなり、１５ｍＡ／ｃｍ2以上
の短絡電流を得ることができる。尚、Ｃ原子数比が３０
％以上になると、光吸収係数は小さくなるものの、導電
率も小さくなるために透光性電極膜２との良好なオーミ
ック接触を得ることができず、光電変換特性が低下し
た。従って膜中のＣ原子数比としては、１０〜３０％の
範囲が好ましい。
場合には第１ｐ型層３ｐ1での光吸収係数が大きいため
に、該層３ｐ1で吸収される光が多くなり短絡電流も少
ないが、Ｃ原子数比が１０％以上であれば該層３ｐ1で
吸収される光の量が少なくなり、１５ｍＡ／ｃｍ2以上
の短絡電流を得ることができる。尚、Ｃ原子数比が３０
％以上になると、光吸収係数は小さくなるものの、導電
率も小さくなるために透光性電極膜２との良好なオーミ
ック接触を得ることができず、光電変換特性が低下し
た。従って膜中のＣ原子数比としては、１０〜３０％の
範囲が好ましい。
【００２４】次に図５に、第１ｐ型層３ｐ1に用いた非
晶質シリコンカーバイド膜の膜中Ｂ原子数比（Ｂ／（Ｓ
ｉ＋Ｃ））を変化させ導電率を変化させた場合の、膜中
Ｂ原子数比と、光起電力素子の開放電圧との関係を示
す。尚、膜中のＣ原子数比（Ｃ／Ｓｉ）は１０％であ
る。
晶質シリコンカーバイド膜の膜中Ｂ原子数比（Ｂ／（Ｓ
ｉ＋Ｃ））を変化させ導電率を変化させた場合の、膜中
Ｂ原子数比と、光起電力素子の開放電圧との関係を示
す。尚、膜中のＣ原子数比（Ｃ／Ｓｉ）は１０％であ
る。
【００２５】同図から分かるように、膜中のＢ原子数比
が少ないと、非晶質シリコンカーバイド膜の導電率が低
いために第１電極膜２との良好なオーミック接触が得ら
れず、従って開放電圧の値も小さい。然し乍らＢ原子数
比を０．５％とすることで約０．８９Ｖの開放電圧を得
ることができ、さらに１．０％とすることで約０．９Ｖ
の開放電圧が得られた。尚、Ｂ原子数比が１．５％以上
になると第１ｐ型層３ｐ1に用いた非晶質シリコンカー
バイド膜の導電率は高くなるものの、同時に該膜の光吸
収係数も大きくなり短絡電流の低下が生じるために、膜
中Ｂ原子数比の範囲としては０．５〜１．５％、好まし
くは１．０〜１．５％が適当である。
が少ないと、非晶質シリコンカーバイド膜の導電率が低
いために第１電極膜２との良好なオーミック接触が得ら
れず、従って開放電圧の値も小さい。然し乍らＢ原子数
比を０．５％とすることで約０．８９Ｖの開放電圧を得
ることができ、さらに１．０％とすることで約０．９Ｖ
の開放電圧が得られた。尚、Ｂ原子数比が１．５％以上
になると第１ｐ型層３ｐ1に用いた非晶質シリコンカー
バイド膜の導電率は高くなるものの、同時に該膜の光吸
収係数も大きくなり短絡電流の低下が生じるために、膜
中Ｂ原子数比の範囲としては０．５〜１．５％、好まし
くは１．０〜１．５％が適当である。
【００２６】また、さらに詳しく検討した結果、膜中の
Ｃ原子数比が１０〜３０％の範囲で、有効なＢ原子数比
の範囲は０．５〜１．５％、好ましくは１．０〜１．５
％であった。
Ｃ原子数比が１０〜３０％の範囲で、有効なＢ原子数比
の範囲は０．５〜１．５％、好ましくは１．０〜１．５
％であった。
【００２７】次に、表２に本発明光起電力素子と、図６
に示した従来構造の光起電力素子について、光照射前後
の光電変換特性を測定した結果を示す。尚、光照射はＡ
Ｍ１．５，５００ｍＷ／ｃｍ2の光を２５℃で１６０分
間照射して行った。
に示した従来構造の光起電力素子について、光照射前後
の光電変換特性を測定した結果を示す。尚、光照射はＡ
Ｍ１．５，５００ｍＷ／ｃｍ2の光を２５℃で１６０分
間照射して行った。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２に示すように、光照射前の特性に関し
ては従来構造の素子の方が光電変換効率が高いものの、
光照射後においては、本発明素子の方が開放電圧の増加
に伴い、従来素子よりも高い光電変換効率が得られた。
ては従来構造の素子の方が光電変換効率が高いものの、
光照射後においては、本発明素子の方が開放電圧の増加
に伴い、従来素子よりも高い光電変換効率が得られた。
【００３０】尚、第２ｐ型層３ｐ2は、本実施形態の如
く光起電力層３ｉと接して設けることが光照射後の開放
電圧の増加のためには好ましいが、ｐ型層と光起電力層
３ｉとの間にノンドープの非晶質シリコンカーバイド膜
からなるバッファ層を設ける場合にあっては、バッファ
層と接して設ければ良い。
く光起電力層３ｉと接して設けることが光照射後の開放
電圧の増加のためには好ましいが、ｐ型層と光起電力層
３ｉとの間にノンドープの非晶質シリコンカーバイド膜
からなるバッファ層を設ける場合にあっては、バッファ
層と接して設ければ良い。
【００３１】また、本実施形態では、第１ｐ型層３ｐ1
及び第２ｐ型層３ｐ2として非晶質シリコンカーバイド
膜もしくは非晶質シリコン膜を用いたが、非晶質シリコ
ンに添加する元素としては炭素に限らず酸素、窒素とい
った他の、膜の光吸収係数調整用の元素を用いてもよ
い。
及び第２ｐ型層３ｐ2として非晶質シリコンカーバイド
膜もしくは非晶質シリコン膜を用いたが、非晶質シリコ
ンに添加する元素としては炭素に限らず酸素、窒素とい
った他の、膜の光吸収係数調整用の元素を用いてもよ
い。
【００３２】例えば、第１ｐ型層３ｐ1としてｐ型の非
晶質シリコンカーバイド膜以外にｐ型の非晶質シリコン
オキサイド膜あるいは非晶質シリコンナイトライド膜を
用いることができ、また第２ｐ型層３ｐ2としてもｐ型
の非晶質シリコン膜、非晶質シリコンカーバイド膜以外
にｐ型の非晶質シリコンオキサイド膜あるいは非晶質シ
リコンナイトライド膜を用いることができる。
晶質シリコンカーバイド膜以外にｐ型の非晶質シリコン
オキサイド膜あるいは非晶質シリコンナイトライド膜を
用いることができ、また第２ｐ型層３ｐ2としてもｐ型
の非晶質シリコン膜、非晶質シリコンカーバイド膜以外
にｐ型の非晶質シリコンオキサイド膜あるいは非晶質シ
リコンナイトライド膜を用いることができる。
【００３３】また、第１ｐ型層３ｐ1として、非晶質シ
リコンオキサイド膜もしくは非晶質シリコンナイトライ
ド膜を用いるにあたっては、膜中のＢ原子数比（Ｂ／
（Ｓｉ＋Ｏ）もしくはＢ／（Ｓｉ＋Ｎ））を１〜１．５
％、かつ酸素もしくは窒素のシリコン原子に対する原子
数比（Ｏ／ＳｉもしくはＮ／Ｓｉ）を１０〜３０％とす
れば良い。
リコンオキサイド膜もしくは非晶質シリコンナイトライ
ド膜を用いるにあたっては、膜中のＢ原子数比（Ｂ／
（Ｓｉ＋Ｏ）もしくはＢ／（Ｓｉ＋Ｎ））を１〜１．５
％、かつ酸素もしくは窒素のシリコン原子に対する原子
数比（Ｏ／ＳｉもしくはＮ／Ｓｉ）を１０〜３０％とす
れば良い。
【００３４】加えて、第２ｐ型層３ｐ2として非晶質シ
リコンオキサイド膜もしくは非晶質シリコンナイトライ
ド膜を用いるにあたっては、膜中のＢ原子数比（Ｂ／
（Ｓｉ＋Ｏ）もしくはＢ／（ＳＩ＋Ｎ））を０．０５〜
０．２％、かつ酸素もしくは窒素の原子数比（Ｏ／Ｓｉ
もしくはＮ／Ｓｉ）を０〜５％とすれば良い。
リコンオキサイド膜もしくは非晶質シリコンナイトライ
ド膜を用いるにあたっては、膜中のＢ原子数比（Ｂ／
（Ｓｉ＋Ｏ）もしくはＢ／（ＳＩ＋Ｎ））を０．０５〜
０．２％、かつ酸素もしくは窒素の原子数比（Ｏ／Ｓｉ
もしくはＮ／Ｓｉ）を０〜５％とすれば良い。
【００３５】或いは、第１ｐ型層３ｐ1として、導電率
が高く光吸収係数が小さい微結晶シリコン膜或いは微結
晶シリコンカーバイド膜等の、微結晶半導体膜を用いて
も良い。
が高く光吸収係数が小さい微結晶シリコン膜或いは微結
晶シリコンカーバイド膜等の、微結晶半導体膜を用いて
も良い。
【００３６】さらに、本実施形態では、ｐ型層側から光
が入射する構造の光起電力素子について説明したが、ｎ
側から光が入射する構造の光起電力素子にも本発明は適
用することができる。
が入射する構造の光起電力素子について説明したが、ｎ
側から光が入射する構造の光起電力素子にも本発明は適
用することができる。
【００３７】また、光起電力層としてｎ型の単結晶シリ
コンあるいは多結晶シリコン等の結晶系半導体を用い、
このｎ型の結晶系半導体の光入射側にｐ型の非晶質半導
体膜からなるｐ型層及び第１電極膜を設けた光起電力素
子においても本発明は適用することができる。
コンあるいは多結晶シリコン等の結晶系半導体を用い、
このｎ型の結晶系半導体の光入射側にｐ型の非晶質半導
体膜からなるｐ型層及び第１電極膜を設けた光起電力素
子においても本発明は適用することができる。
【００３８】尚、通常のプラズマＣＶＤ法を用いて非晶
質シリコン系半導体膜を製造するにあたっては、製造室
の内壁からの脱ガス或いはリーク等の影響により、酸
素、窒素或いは炭素等の不純物が意図せず作製した半導
体膜中に混入してしまう。このように意図せず膜中に混
入した不純物までも本発明に含まれるものではないこと
は、言うまでもない。
質シリコン系半導体膜を製造するにあたっては、製造室
の内壁からの脱ガス或いはリーク等の影響により、酸
素、窒素或いは炭素等の不純物が意図せず作製した半導
体膜中に混入してしまう。このように意図せず膜中に混
入した不純物までも本発明に含まれるものではないこと
は、言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】本発明光起電力素子によれば、長時間の
光照射後に、開放電圧が高い光起電力素子を提供するこ
とができる。
光照射後に、開放電圧が高い光起電力素子を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態に関わる光起電力素子の素子
構造図である。
構造図である。
【図２】ｐ型非晶質シリコンカーバイド膜の、膜中Ｃ原
子数比と光照射前後の暗導電率の変化率を示す特性図で
ある。
子数比と光照射前後の暗導電率の変化率を示す特性図で
ある。
【図３】膜中のＢ原子数比が異なる非晶質シリコンカー
バイド膜の、膜中Ｃ原子数比と光照射前後の暗導電率の
変化率を示す特性図である。
バイド膜の、膜中Ｃ原子数比と光照射前後の暗導電率の
変化率を示す特性図である。
【図４】第１ｐ型層中のＣ原子数比と、光起電力素子の
短絡電流との関係を表した特性図である。
短絡電流との関係を表した特性図である。
【図５】第１ｐ型層中のＢ原子数比と、光起電力素子の
開放電圧との関係を表した特性図である。
開放電圧との関係を表した特性図である。
【図６】従来の光起電力素子の素子構造図である。
１…基板、２…第１電極膜、３ｐ…ｐ型層、３ｐ1…第
１ｐ型層 ３ｐ2…第２ｐ型層、３ｉ…光起電力層、３ｎ…ｎ型
層、４…第２電極膜
１ｐ型層 ３ｐ2…第２ｐ型層、３ｉ…光起電力層、３ｎ…ｎ型
層、４…第２電極膜
Claims (2)
- 【請求項１】 光起電力層上に、ボロンを含有した非晶
質シリコン系半導体膜からなるｐ型層及び第１電極膜を
備えた光起電力素子であって、 前記ｐ型層の前記光起電力層側の領域を、酸素、窒素も
しくは炭素のうちいずれか一つの原子がシリコン原子に
対して原子数比で１０％以下の割合で添加された非晶質
シリコン系半導体膜から構成し、前記ボロンの含有量を
該半導体膜の構成原子に対して原子数比で０．０５〜
０．２％とすると共に、 前記ｐ型層の前記第１電極膜と接する側の領域を、酸
素、窒素もしくは炭素のうちいずれか一つの原子がシリ
コン原子に対して原子数比で１０〜３０％の割合で添加
された非晶質シリコン系半導体膜から構成し、前記ボロ
ンの含有量を該半導体膜の構成原子に対して原子数比で
０．５〜１．５％としたことを特徴とする光起電力素
子。 - 【請求項２】 光起電力層上に、ボロンを含有した非晶
質シリコン系半導体膜からなるｐ型層及び第１電極膜を
備えた光起電力素子であって、 前記ｐ型層の前記光起電力層側の領域を、酸素、窒素も
しくは炭素のうちいずれか一つの原子がシリコン原子に
対して原子数比で１０％以下の割合で添加された非晶質
シリコン系半導体膜から構成し、前記ボロンの含有量を
該半導体膜の構成原子に対して原子数比で０．０５〜
０．２％とすると共に、 前記ｐ型層の前記第１電極膜と接する側の領域をｐ型の
微結晶半導体膜から構成したことを特徴とする光起電力
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053034A JPH09246578A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053034A JPH09246578A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246578A true JPH09246578A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12931615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053034A Pending JPH09246578A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246578A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009076939A (ja) * | 2008-12-22 | 2009-04-09 | Sharp Corp | 光電変換装置およびその製造方法 |
| US7915520B2 (en) | 2004-03-24 | 2011-03-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
| WO2011105417A1 (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-01 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池 |
| US8124867B2 (en) * | 2005-02-28 | 2012-02-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stacked photovoltaic device and method of manufacturing the same |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8053034A patent/JPH09246578A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7915520B2 (en) | 2004-03-24 | 2011-03-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
| US8124867B2 (en) * | 2005-02-28 | 2012-02-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stacked photovoltaic device and method of manufacturing the same |
| US8383927B2 (en) | 2005-02-28 | 2013-02-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stacked photovoltaic device and method of manufacturing the same |
| JP2009076939A (ja) * | 2008-12-22 | 2009-04-09 | Sharp Corp | 光電変換装置およびその製造方法 |
| WO2011105417A1 (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-01 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池 |
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